传统滤光片辐射计在测量紫外(UV)波段时带外泄漏影响严重。将日盲型光电管作为UV滤光片辐射计的探测单元,采用搭建的比对测量装置对日盲型UV滤光片辐射计各通道进行系统级相对光谱辐射功率响应度测量,再利用溯源至中国计量科学研究院(NIM)的光谱辐射照度标准灯对UV滤光片辐射计进行绝对光谱辐射照度响应度定标。采用单色仪系统完成UV滤光片辐射计与溯源至美国国家标准与技术研究院(NIST)的标准探测器的对比,两者结果最大相差2.09%,验证了辐射标准传递的准确性。最后,通过立体角构建,将232~400 nm辐射标准传递到了大口径大动态范围UV积分球辐射源中。

探测器的光谱辐射照(亮)度响应度是辐射定标中最重要的参数之一。 传统的光谱辐射定标采用宽谱段光源和单色仪装置测量, 新建的激光辐射测量装置采用激光和探测器测量, 可以大大降低测量的不确定度。 该装置首先将可调谐激光耦合进入积分球生成均匀的朗伯体单色光源, 然后采用低温辐射计量传的标准陷阱探测器和面积已知的光阑, 进行400～900 nm探测器的光谱辐射照度响应度标定。 研究主要集中在四个方面: (1) 低温辐射计仅在某些分立激光波长定标标准探测器, 其他激光波长下的光谱响应度必须进行插值, 通过对比光谱响应度直接测量方法推导的陷阱探测器量子吸收效率, 可以计算插值在其他波长带来的光谱响应度偏差, 结果表明400～900 nm数据插值算法的总体偏差小于0.074%; (2) 实验采用电荷积分法测量标准探测器和被测探测器的电荷信号, 并采用监视探测器消除激光功率起伏以降低激光功率稳定性的影响, 测量重复性优于0.1%; (3) 针对标准探测器在向低温辐射计溯源和进行光谱辐射照度响应度量传时的激光功率差异, 采用激光双光路叠加法测量探测器不同波长下的非线性系数, 分析标准探测器光谱非线性带来的测量不确定度, 在450, 632.8和850 nm波长下, 当探测器电流从0.2 mA变到3 nA时的非线性修正小于1.000 25; (4) 针对标准探测器定标时的功率模式和量传时的辐射照度模式差异, 采用二维电控位移平台测量探测器的均匀性并进行修正, 测量得到的标准探测器中心直径5 mm的非均匀性小于0.03%。 最终采用可调谐激光辐射照度响应度测量装置, 可以实现400～900 nm辐射照度响应度测量不确定度0.14%～0.074%(k=1)。 实验对比了激光辐照度响应度装置和标准灯-单色仪装置两种方法测量的探测器的光谱辐射照度响应度。 测量结果表明两种装置在400～900 nm的响应度标定近似等价, 测量偏差全部位于标准灯-单色仪装置的测量不确定度范围内, 验证了激光辐照度响应度测量装置的实用性。

铝镓氮光电阴极日盲紫外像增强器以日盲特性优、探测灵敏度高等特点，已被广泛应用于日盲紫外探测系统中，辐射增益是表征其增强功能的重要指标之一。本文针对铝镓氮光电阴极日盲紫外像增强器辐射增益数学模型及测试方法缺乏问题，采用在微光像增强器亮度增益数学模型基础上，对光电阴极引入入射辐射照度，对荧光屏引入视见函数这两个量值，推导出了有效直径为.18 mm的双近贴聚焦铝镓氮光电阴极紫外像增强器辐射增益(.＝254 nm)的数学模型，采用实验室标准设备对数学模型中光电阴极量子效率、微通道板电流增益、荧光屏发光效率等参数进行了有效测量，将诸参数的测量值带入了辐射增益数学表达式中，计算出了 10支铝镓氮光电阴极日盲紫外像增强器样品的辐射增益理论值；同时改造完成了一套紫外像增强器辐射增益测试系统，利用该系统测试了上述 10支样品的辐射增益，并对数学理论值与实际测量值进行比较，两者偏差在 10%之内，验证了数学模型和测试系统的正确性。本文研究的辐射增益数学模型可指导高辐射增益紫外像增强器技术相关研究。

针对我国短波紫外光谱辐射照度测量能力缺失的问题, 基于高温黑体辐射源, 2017年中国计量科学研究院NIM自主研制了200~400 nm光谱辐射照度国家基准装置。 组建氘灯副基准灯组, 实现基准量值的独立复现、 保存和传递。 在国内形成了以氘灯为传递标准的光谱辐射照度计量基标准和量传体系, 为各应用领域提供最高溯源标准。 针对基准系统中温度测量、 带宽、 信噪比、 荧光等主要误差源, 逐一突破关键测量技术, 提升基准的测量准确度: 将高温黑体的温度测量直接溯源至铂-碳Pt-C和铼-碳Re-C固定点黑体, 采用钨碳-碳WC-C高温共晶点测温技术进行验证, 在3 021 K固定点与俄罗斯计量院VNIIOFI的偏差仅0.07 K, 将200 nm的测量不确定度减小0.2%; 针对黑体和氘灯光谱形状显著差异导致的光谱带宽误差, 提出基于微分求积的七点带宽修正法, 在200 nm, 误差减小0.86%; 提出绝对和相对互补型测量原理, 将200 nm的测量重复性误差减小约20倍; 采用选择性滤波技术, 成功消除系统内荧光对测量结果的影响。 3 021 K时黑体温度的测量不确定0.64 K, 腔底不均匀性小于0.17 K, 测量期间黑体温度漂移小于0.2 K, 双光栅单色仪的波长误差不超过±0.01 nm。 氘灯副基准的标准测量不确定度为: 200~250 nm, Urel=4.0%~1.3%; 250~330 nm, Urel=1.3%~1.2%; 330~400 nm, Urel=1.2%~1.9%, 整体技术指标达到国际先进水平。 研究成果填补了200~400 nm基于氘灯的光谱辐射照度国家基准的空白, 使我国具备能力参加国际计量局组织的CCPR-K1.b国际关键比对, 与传统以卤钨灯为传递标准的光谱辐射照度国家基准实现了有效衔接。 在250~400 nm重合波段, 两种传递标准量值的平均相对偏差为0.39%, 在声称的不确定度范围内一致。

红外搜索跟踪系统(IRST)是一种光电成像探测设备，广泛应用于机载平台。介绍了一种适用于实验室内评估IRST目标探测距离指标的工程实践方法：将考核条件转换为目标辐射照度，利用灵敏度测量系统精确模拟目标辐射出射度，将IRST探测距离的评估有效转换为目标探测灵敏度的测量。在实验室内对多款IRST产品在相同条件下完成测量，通过类比分析完成了目标探测距离的评估，试验方法简便又高效。

提出了一种激光光束整形自由曲面透镜的设计方法，这种方法可以对有一定发散角的激光光束进行整形。设计分为两个过程：1）设计初始结构，以准直激光光束作为输入光束，采用能量网格划分法，设计自由曲面整形透镜，将设计好的透镜作为下一步设计的初始结构；2）逆向反馈优化法，以带有一定发散角的光束作为输入光束，用上一步获得的透镜作为初始结构，采用逆向反馈优化的方法作进一步优化设计。应用这种方法，以束腰为10 mm，发散半角为2.5°的发散激光光束为例，将其整形为40 mm×40 mm的方形光束，辐射照度均匀度达到了90.4%。最后，对设计的透镜进行了加工误差分析和安装误差分析。分析结果表明：透镜表面面形误差在±5 μm范围内对目标平面辐射照度的均匀度几乎没有影响；透镜安装时，纵向位移误差dz对目标平面辐射照度的均匀度影响较小，横向误差dx、倾斜角误差dφ对辐射照度均匀度影响较大。

针对SILEX-I超短超强脉冲激光装置输出光束光谱分布的精密测量问题,采用脉冲激光相对光谱功率来评价光谱分布,以溴钨灯为标准光源开展相对光谱功率测量方法的研究,获得相对光谱功率的理论计算公式。以SP2760光栅光谱仪作为光谱测量设备在SILEX-I激光装置上进行了光谱分布测量的验证实验,并给出了不确定度评定,获得了扩展相对不确定度1.7%的测量精度。测量结果显示,相对光谱功率分布与光栅光谱仪的原始光谱响应值分布具有显著的差异,可以更加准确地反映输出脉冲的光谱分布。

作用距离是紫外成像探测系统的重要综合性能指标之一。依据AlGaN 日盲紫外焦平面成像系统的成像原理，考虑到影响紫外系统作用距离的各个因素,分别对点目标和面目标的作用距离进行了理论推导。受到日盲紫外成像系统作用距离影响的因素主要包括目标辐射特性、大气传输衰减、光学系统、探测器、电子处理系统等。从目标的辐射能量传递出发，结合信噪比与虚警概率、探测概率的关系，推导出了紫外成像系统作用距离的理论公式，并结合系统参数进行实例计算。分析得出提高系统有效通光口径、光学透射率、滤波降噪及增加积分时间等方法可用于增加紫外成像系统的作用距离。

为了解决 TDI CCD光谱响应度检测精度较低、检测方法不够准确等问题, 提出了一套更为科学而准确的高精度 TDI CCD 光谱响应度检测方法。首先, 改进了TDI CCD视频信号处理方法; 其次, 选用不同窄带波长的LED阵列作为光源, 建立一种方便而准确的宽波段光谱响应度检测系统; 然后, 改变TDI CCD接收的辐射照度并检测TDI CCD输出信号, 提出一种高精度TDI CCD光谱响应度检测方法; 最后, 计算所有窄带波长的LED对应的TDI CCD光谱响应度, 绘制TDI CCD在400～900nm波长范围内的光谱响应度曲线。实验结果表明: 此方法覆盖了400～900nm的宽波长范围, 检测方便准确, 同时, 光谱响应度检测误差达0.025。